时间：2023-05-30 09:37:50
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇焊接工艺参数，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
随着风电事业的迅猛发展，兆瓦级机组设计越来越大，从1.5MW逐步发展到3.0MW，目前5.0MW的机组设计也在试验中。设计应用比较成熟的多为1.5MW和2.0MW级地机组。随着机组级别的加大，塔筒钢板厚度的设计也在增大，尤其是在塔筒基础环和筒体下段部位，钢板厚度多为30mm至40mm之间，材质一般根据风场环境不同选择分别选择Q345C、Q345D和Q345E。
由于厚板焊接金属填充量较大，在施工条件允许的情况下应尽量选择效率比较高的焊接方法。风电塔筒筒体主要焊接工作一般为纵向焊缝和环向焊缝，埋弧自动焊具有焊接效率高、焊接质量好以及劳动条件好等优点，从而很好地满足生产要求。但由于受到焊接环境、焊接材料和操作等因素的影响，埋弧焊也容易出现一些常见的缺陷，如气孔、未融合、未焊透和裂纹等，所以在焊接生产中要合理选择焊接材料，规范焊接操作，以避免焊接缺陷的产生。现以许昌许继风电科技有限公司设计的河南省陕县雷振山风电场2.0MW风力发电机筒体焊接为例，对埋弧焊焊接工艺参数进行分析。
1 焊接材料分析
1.1 钢板材料：Q345D；钢板厚度：25mm～38mm。
1.2 钢板材质分析见表1：
表1 钢板化学成分Q345D材料成分（%）
C≤0.18 Si≤0.50 Mn≤1.70 P≤0.03 S≤0.025 Nb≤0.07 V≤0.15
1.3 焊接填充材料的选择标准见表2：
表2 埋弧焊常用焊丝
焊丝牌号 C（%） Mn（%） Si（%） Cr（%） Ni（%） Cu（%） S（%） P（%）
H08A ≤0.10 0.30-0.60 ≤0.03 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.030 ≤0.030
H08E ≤0.020 ≤0.020
H08C ≤0.10 ≤0.10 ≤0.015 ≤0.015
H15A 0.11-0.18 0.35-0.65 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.030 ≤0.030
中锰焊丝
H08MnA ≤0.10 0.80-1.10 ≤0.07 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.030 ≤0.030
H15Mn 0.11-0.18 ≤0.03 ≤0.035 ≤0.035
高锰焊丝
H10Mn2 ≤0.12 1.50-1.90 ≤0.07 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.035 ≤0.035
H08Mn2Si ≤0.11 1.70-2.10 0.65-0.95
H08Mn2SiA 1.80-2.10 ≤0.030 ≤0.030
1.4 焊剂材料的选择见表3
表3 常用烧结焊剂
牌号 焊剂类型 组成成分/%
SJ101 氟碱型 SiO2+TiO2 25 CaO+MgO 30 Al2O3+MnO 25 CaF2 20
SJ301 硅钙型 SiO2+TiO2 40 CaO+MgO 25 Al2O3+MnO 25 CaF2 10
SJ401 硅锰型 SiO2+TiO2 45 CaO+MgO 10 Al2O3+MnO 40
SJ501 铝钛型 SiO2+TiO2 30 Al2O3+MnO 55 CaF 25
SJ502 铝钛型 SiO2+TiO2 45 CaO+MgO 10 Al2O3+MnO 30 CaF2 5
1.5 焊接材料的匹配要求
焊接材料的要求一般是等强原则，在施工中选择焊缝金属强度要略高于母材，所以选择焊丝时要首先考虑其填充而成的焊缝强度要与母材相匹配，且在焊接过程中由于焊剂成分和焊道杂质高温分解等原因会产生氧等元素，可以将Fe和其他有益元素氧化，并漂浮到熔渣中去，甚至会直接以夹杂形式存在于焊缝中，严重危害焊缝质量，所以应尽量将这部分氧元素清除。
1.6 脱氧元素分析
元素Si是焊丝中最常用的脱氧元素之一，可以防止铁与氧化合，并可以在熔池中还原FeO，但是单独使用Si脱氧时生成的SiO2熔点太高，且颗粒较小，很难从容熔池中浮出，容易产生夹渣等缺陷。
元素Mn也是焊丝中最常用的脱氧元素，其脱氧能力比Si稍差一些，生成的MnO由于密度较大同样难以从熔池中浮出，但是MnO和SiO2可以复合成硅酸盐MnO.SiO2，熔点低且密度小，可以从熔池中凝聚成大块的熔渣而浮出。
元素Mn还是重要的合金元素，对焊缝金属的韧性有很大的影响，当Mn含量=0.6～1.8%时焊缝金属具有较高的韧性和强度。
1.7 综合
以上考虑，应选择高锰焊丝和氟碱性焊剂相配合，在保证除氧效果和焊缝力学性能的同时还要避免焊缝夹渣等缺陷。基于以上原因，Q345D材料焊接时选择H10Mn2焊丝和SJ101焊剂配合使用，焊剂中的锰硅比为1：1，可以生成易于浮出的MnO.SiO2的同时并不影响焊缝中Mn的含量，最大限度的保证焊缝质量。
2 坡口形式选择
坡口形式直接关系到焊接质量的好坏，同时对焊接变形也有较大影响。厚钢板焊接时必须要加工坡口，根据焊接条件选择合适的坡口形式，如X型、V型、Y型等，坡口角度结合焊接方法和预变形量综合考虑。基于对经济效益和焊接质量等因素的考虑，压力钢管厚钢板埋弧焊焊接时采用Y型坡口，钝边6-8mm，对接坡口角度为55-60°，背面清根方式，焊接时内外焊缝交替焊接。
由于压力钢管为内部过水，一般制造时内部要求平滑，同时板厚变化要求过渡平缓，过渡要求为1：4。
3 焊前预热
依据日本JIS和WES标准规定当碳当量超过0.49%时钢的淬硬性较大，或板厚超过一定厚度，环境温度低于某一温度时，焊前应进行必要的预热，根据其碳当量公式计算材质碳当量为：
Ceq（JIS）=0.18%+1.7%/6+0.50%/24+0.15%/14=0.495%
由于碳当量超过0.49%，所以依据JIS标准焊前必须进行有条件预热，具体预热标准见表4
表4 焊前预热温度简表板材厚度（mm） 不同温度下的预热温度
≤24 不低于-10℃时不预热，低于-10℃时预热100℃～150℃
25～40 不低于0℃时不预热，低于0℃时预热100℃～150℃
≥40 均需要预热100℃～150℃
此预热标准经过长时间生产经验总结而成，对于实际生产具有很大的指导意义。
预热温度的测量采用红外线测温仪，以距离焊缝中心约50mm处测量为宜，测量部位不能修磨，尽量避免影响测量温度的精度。
4 焊接工艺参数
厚钢板焊接工艺参数的选择应首先遵循保证焊接质量，达到相应的焊缝类别，并保证采用RT或UT探伤合格。在此前提下选择合适的焊接工艺参数，并最大限度的提高生产效率的原则。同时考虑不应用过大的工艺参数，否则会增加热输入，增加了钢板的热膨胀和冷收缩幅度，产生较大的焊接残余应力，同时还有可能造成焊缝中有益元素的烧损，形成组织晶粒粗大，危及焊缝力学性能。内部焊缝首批焊接时，焊接电流过大还容易造成烧穿，电压过大则可能造成药皮脱落困难，增加焊接缺陷出现的概率，因此应严格焊接工艺参数。具体工艺参数见表5。
表5 焊接工艺参数焊丝牌号规格 H10Mn2 φ4.0mm 焊剂牌号 SJ101
焊接批次 顺序 焊接电流（A） 焊接电压（V） 焊接速度cm/min
内缝 1 1 550-580 28-30 30-32
2 2 580-620 32-36 32-34
中间层 5 620-650 32-36 32-34
盖面层 7 580-620 32-36 30-32
外缝 1 3 580-620 32-36 30-32
2 4 620-650 32-36 32-34
中间层 6 620-650 32-36 32-34
盖面层 8 580-620 32-36 30-32
注：表中根据板厚不同情况，中间层适当调整。
5 焊接过程注意事项
（1）焊前需将坡口、焊道周围油污、水分、氧化铁等杂质清理干净，点焊部位用角磨机修磨，以防止焊接时出现未熔合、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。
（2）背面碳弧气刨清根时，应清到可见内部焊接填充金属，清根完成后，用角磨机磨光，清除气刨渗碳层。
（3）每层焊完后应认真清除熔渣，如发现表面存在缺陷应用砂轮清除后进行补焊，并修磨平整，再继续施焊。
6 焊接检验
6.1 超声波（UT）探伤检验
按风电塔筒制作技术要求，筒体纵缝、环缝均为一类焊缝。所有纵缝、环缝采用UT进行了100%探伤检验合格。
6.2 射线检验（RT）
按风电塔筒制作技术要求，筒体纵缝与环缝相交处地丁字接头要求100%RT探伤检验，按一类焊缝检验合格。
7 总结
通过对河南省陕县雷振山风电场2.0MW风力发电机筒体厚钢板焊接工艺研究，确定了合理的焊接工艺参数，并在施工过程中进行了严格控制，该项目Q345D厚钢板共约2300吨，近5200m焊缝，UT一次探伤合格率达98%，RT一次探伤检验合格率达99%，外观检验合格，达到规范要求，保证了整体工程质量。
实践证明厚钢板焊接时，只要正确选择焊接工艺参数，注重焊接环境温度，做好焊接准备工作以及规范操作，均可达到理想效果。此工艺已成功应用于金风科技股份有限公司设计的山西平鲁风电场、内蒙古洪格尔风电场等项目1.5MW级的筒体焊接。
参考文献：
[1]《塔筒（含基础环制造技术规范》[Z].CN2000/93/80/50/N/L-2010（许昌许继风电科技有限公司）.
[2] 金风MW塔架技术条件[Z].Q/GW2CG.60.2-2010.
[3]埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂[Z].GB/T 5293-1999.
关键词：锅炉 压力容器 焊接工艺
如何正确理解焊接工艺评定的实质、内容、试验程序、检验过程、结果评定及适用范围，结合安装单位安装工作的特点，合理编制焊接工艺规程，指导焊接，提高安装质量和生产效率，最大限度的降低生产成本，使安装单位获取最大的经济效益。下面就锅炉、压力容器和压力管道安装单位焊接工艺规程文件的编制及应用，谈谈看法，供参考。
1、随着nb/t 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》的颁布及实施，2011年11月23日国家质检局下发质检特函〔2011〕102号关于执行《承压设备焊接工艺评定》（nb/t 47014-2011）的意见，文件规定“自本文之日起，锅炉、压力容器制造、安装、改造单位，进行新的焊接工艺评定以及修改原有焊接工艺评定时应当执行nb/t 47014”。目前承压设备焊接规程尚无统一的技术标准，因此，锅炉、压力容器和压力管道焊接工艺规程，应满足相应法规和技术规范，如：蒸汽锅炉受压元件及锅炉附属受压管道安装的焊接工艺规程应符合《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的相应规定和要求；压力容器安装的焊接工艺规程应符合tsg r0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》和相应规定和要求。为保证锅炉、压力容器和压力管道安装体系文件一致性、规范性，安装单位可参照nb/t 47015-2011《压力容器焊接规程》做好焊接工艺规程编制。
2、在锅炉、压力容器和压力管道安装工程施工中常见的焊接工艺规程文件为：预焊接工艺文件（pwps）、焊接工艺规程（wps）和焊接工艺指导书（wwi）三类。①预焊接工艺文件（pwps）是进行焊接工艺评定前编制的属于认可试验计划中的内容，由于（pwps）常用焊接工艺评定之中，与焊接工艺评定报告（pqr）搭配，在此不做探讨；②焊接工艺规程（wps）是根据合格的焊接工艺报告编制，用于产品施焊的焊接工艺文件；③焊接作业指导书（wwi）是与焊件有关的加工和操作细则性文件，焊工施焊时使用的作业指导书，可保证施工是质量的再现性。
焊接工艺规程文件主要有两种形式：一种是文本类文件，如：通用焊接工艺规程（wps），是按照焊接方法和材料进行汇编而成，由于文件层次较复杂，常用于锅炉、压力容器和压力管道安装体系文件之中，做为安装单位安装工程焊接施工的通用规定；一种是（wps）表格文件，如：焊接工艺指导书（wwi）和焊接工艺卡等，由于其针对性强，项目简明，常用于安装工程施工文件之中，目前国家尚无规范性格式，安装单位可参照nb/t 47015-2011《压力容器焊接规程》编制或自行设计，且应符合相关标准的规定。
3、焊接工艺人员应在对焊接任务充分识别，结合安装单位的资源（焊接工艺评定项目、焊接设备和焊接人员持证状态等），编制焊接工艺规程，并经焊接工程师审核、技术负责人批准后下发执行，其流程见附图：焊接工艺流程图。
焊接工艺规程文件应包含以下内容及工艺参数：
工件：名称、规格、型号等；
材料：牌号、厚度／直径范围(尺寸)；
焊接工艺评定报告；
焊接材料：牌号、焊条／焊丝直径，保护气体，焊剂等；
接头／坡口设计；
焊接位置、方向及焊接顺序(焊道／焊层的次数和顺序)；
焊接参数：电压、电流、极性和焊接速度；
预热和层间温度；
焊缝返修；
焊后热处理；
焊接检查及验收。
4、在锅炉、压力容器安装工程中，焊接施工由于受到场地和环境的限制，一般均采用手工电弧焊或气体保护焊，现场焊接，为保证其焊接质量，焊接工艺规程应对下列项目提出控制要求：
①焊接接头的控制：《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定下列焊接接头的应具有经评定和各的焊接工艺规程支持。
a.锅炉、压力容器受压元件（或压力管道）的对接焊接接头；
b.锅炉、压力容器受压元件之间或者受压元件与承载的非受压元件之间连接的要求全焊透的t形接头或角接接头；
c.上述焊缝的定位焊缝和返修焊缝；
d
.受压元件母材表面堆焊、补焊。
②焊接材料选用的原则：
a.焊缝金属的力学性能应高于或等于母材规定的限值；
b.合理的焊接材料与合理的焊接工艺相配合；
c.安装单位应掌握焊接材料的焊接性能，应用的材料应有焊接试验或实践基础。
③工艺参数控制：选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量和提高生产效率是十分重要。焊接工艺参数（焊接规范）是指焊接时,为保证焊接质量而选定的诸多物理量，应重点控制：
a.焊接电源种类和极性的控制；
b.焊条直径选择；
c.焊接电流的控制。
④焊接环境控制：当焊接环境出现下列情况时，应采取有效措施，否则禁止施焊。
a.风速：气体保护焊大于2m/s,其他焊接方法大于10m/s；
b. 相对湿度大于90%；
c.雨雪环境；
关键词：汽车车身；焊接工艺；设计形式
1 汽车车身的焊接工艺的设计要素
（1）汽车模型设计。一般情况下，汽车制造行业在汽车模型构建的过程中，经常采用UG、CATIA、Pro-E等三维软件进行构建，从而获得相关的数据。在汽车车身的焊接过程中，整车模型主要是利用数模装配组成的，在软件中可以获得汽车车身结构的大小，以及各个零件之间的相关参数。（2）样件、样车。在汽车车身的焊接过程中，试制人员应当对汽车车身的生产工艺进行全面的了解，其中包括了汽车车身分总成、冲压件等各个方面的内容。（3）设计图纸。开发人员应当编制完善的焊接工艺方案，这样可以为汽车车身的焊接工艺的实现提供了重要的技术支持。（4）零件明细。在汽车车身的焊接过程中，工作人员应当对各个部分的零部件，进行全面的记录，其中包括有：汽车车身各个部件的编号、名称、标准件的数量、规格等个方面，这样在零件查找和制造过程中，可以提供了重要的参考依据。
2 汽车车身的焊接工艺设计分析
2.1 车身部件的拆解
汽车车身部件的拆解是汽车车身的焊接工艺设计中非常重要的组成部分，主要是对侧围、后围、顶盖等各个总成零件，进行合理的工艺划分。但是，在划分的过程中，由于形状和大小的不一致，所以在连接工艺实现的过程中，也会存在着一定程度上的差异性。因此，在汽车车身划分的过程中，就是要针对其差异性，制定合理的连接形式，这样才能在最大程度上保证了汽车车身的焊接质量、尺寸精度及生产节拍。例如：在汽车车身焊接的过程中，应当按照其顺序、大小、形状等的差异性，进行全面的划分：由纵梁、地板组成下车身；由轮罩、侧围内板骨架组成主车身；由A柱、B柱、C柱、门槛及侧围外板组成左右侧围；然后进行整车合车，最后安装四门两盖。之后，再根据生产节拍要求和尺寸控制有利原则将各部分总成进行进一步的拆解。
2.2 凸焊工艺
（1）注意螺母规格与板材厚度的匹配。螺母规格越大，板材越厚，需要的焊接参数越大。薄板材配大螺母，厚板材配小螺母，这两种情况都是不合适的。薄板材配大螺母，会造成板材过烧，而且大规格螺母需要承受较大的载荷，板材过薄，无法承受大载荷而造成失效。厚板材配小螺母，如果要焊透厚板材，需要比较大的参数，往往会造成螺母过烧，螺母变形，螺纹损坏，那么怎么选择比较合理呢？经过多年研究总结如表1：
（2）避免多层连接。尽量避免螺栓或螺母先与垫圈连接，垫圈再与冲压件连接，这种多层连接工艺上较难实现，易出现焊不透的情况，造成连接失效。
（3）焊接工艺的分解。在做工艺分解时，需要考虑螺母所在位置，合理安排工艺顺序。在后面的生产工序，对之前工序凸焊的螺母或螺栓，进行全面的防错检查，避免缺失造成整车功能性的缺陷。
（4）焊接设备的选择。对有镀层的标准件或板材的凸焊工艺，尽可能选择中频凸焊机，减少电网波动带来的影响。另外，在每一个分气管附近增加储气罐，也有利于保持气压的稳定性，从而更好的保证凸焊质量。
（5）焊接参数的调节。凸焊参数在参考经验数据时，应注意尽可能采用硬规范，即大电流、短时间。在调节参数时，气压尽可能小，在0.1～0.4Mpa之间调节可以收到良好的效果。
2.3 点焊工艺
（1）零件板厚的控制。点焊工艺首先是要保证焊点强度，板材过厚或搭接层数过多，点焊很难焊透，板材过薄，则焊点容易烧穿，这都会影响到焊接强度，进而影响整车的刚度。因此，在点焊工艺设计过程中，必须对其零件的厚度，进行有效的控制，使工艺得以实现，一般情r零件单层板厚在0.7～3.2mm，其焊板层数应当小于4层，就是避免4层板焊接，减少3层板焊接。还要注意搭接板材厚度比不要超过1：3，否则会出现熔核严重偏移，对焊接强度极其不利。
（2）控制搭边宽度和焊点间距。搭边尺寸太大，造成材料浪费，车身增重；搭边太小，热影响区到板材边缘，板材金属脆化，同时也不利于焊接操作，易出现边缘焊，会影响到车身强度。焊点间距太大，造成连接强度不足；焊点间距太小，既造成资源浪费，还可因分流而造成强度减小。冲压件匹配时的搭边尺寸和焊点间距控制是保证汽车车身点焊工艺质量的重要因素。从笔者多年经验，以表2控制较为合适：
（3）焊点可达性。再好的设计工艺实现不了也是枉然，焊点可达性是在做点焊开发设计时需要考虑的重要因素。零件的焊点位置是否焊枪可达到，结构是否是开敞的，与周边零件的型面或翻边距离是否过近，尤其一些有外观要求的表面，建议手工焊留50mm以上间隙，机器人焊接留30mm以上间隙即可。
（4）焊接面角度。焊接面的角度设计也是一个必须考虑到的因素，尤其是采取手工焊接，有些角度根本无法操作，最好是能设计在X/Y/Z平行平面上，如果实在不可避免，在同一个零件搭接焊点尽可能选在相近的角度。
2.4 保护焊工艺
保护焊是汽车车身的焊接工艺设计中非常重要的组成部分，主要应用在下车身和底盘零件，是车身强度的重要保证。气保焊工艺是利用CO2作为保护气体的气体保护电弧焊。气保焊质量受人为因素影响较多，再加上焊接角度不好操作，一般用于汽车气保焊是采用机器人焊接。只要工艺参数设置合理，工装夹具稳定，机器人气保焊很容易收到良好效果。
3 结束语
综上所述，本文对汽车车身焊接工艺的一些要点和设计形式，进行了简要的分析和阐述，只有对汽车车身的焊接工艺形式进行深入的了解，在工艺设计开发过程进行全面的考虑，才能保证汽车车身的焊接质量能够达到理想效果。
参考文献
[1]李文忠，高保雷，邵丹.浅析汽车车身的焊接工艺设计[J].汽车工艺与材料，2016，02：17-21+28.
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[4]汤婷.浅析汽车车身的焊接工艺设计[J].山东工业技术，2016，10：16.
[5]成永兴，顾小成.浅析汽车车身的焊接工艺设计[J].山东工业技术，2015，15：280.
关键词 船舶制造业；焊接工艺；评定实施
中图分类号U66 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0049-02
在现代造船业中，焊接技术是一项重要的技术，总工时占到船舶建造工时量的40%左右，焊接质量与船舶的整体质量密切相关，研究数据显示，35%以上的脆断事故与船舶制造中焊接质量不过关具有直接联系，焊接质量问题成为了当前影响船舶生产质量的重要方面。因此，开展焊接工艺评定试验评价正确性与成效性，及时找出缺陷并进行控制与弥补，对于促进船舶制造业良好发展具有重要的作用。
1 船舶制造中焊接工艺认可规定
在船舶制造业生产中，应当开展焊接工艺评定试验，一般是针对既定的母材与焊接材料，采取相关工艺进行焊接以后，以焊缝检验和热影响区性能评定的方式来确定焊接工艺的科学性与实用性。焊接工艺评定对于保证后续焊接工序和工艺质量事关重大，船级社对新焊接工艺采用具有严格规定，都要进行评定，国内船级社《材料与焊接规范（2006）》对此提出了明确要求，规定船舶与海上设施以及船用产品，必须在事先对运用的新材料以及焊接新工艺开展焊接工艺评定实验，确焊接工艺达标。
2 船舶制造中焊接工艺评定实施
1）提出评定实验方案。开展焊接工艺评定之前，船舶制造厂商应当联系船舶焊接工作实际，向船级社提交实验方案，主要应当包括造船母材与焊接材料资料、焊接设备型号参数；
2）船级社开展审查。船级社对于船舶制造企业提交的焊接工艺评定试验方案开展审查，主要包括3个方面的内容：一是审查实验项目与规范规定是否一致；二是审查试验试样的加工与规范是否吻合；三是审查结果的规定值与规范要求是否吻合。在审核结束之后，船级社应当将反馈意见提交企业进行进一步完善，积极筹备开展现场试验；
3）开展评定现场试验。现场试验应当按照审查修订后的方案进行，验船师现场见证，实验前检查母材与焊接材料与方案吻合程度，并且检查待焊试件装配、电源极性等，试验中对每一道工序的数据以及性能情况、外观情况进行详细记载，对于检测不合格工序，除力学性能外，应当重新开展工艺评定试验；
4）签发工艺评定证书。在结束现场工艺评定试验之后，由船舶制造企业依据试验数据编制实验报告，上报船级社审核合格后，由船级社签发焊接工艺认可证书。
经过船级社签发证书的焊接工艺为长期有效，但是企业在对批准的焊接工艺进行改动时，应当出具详细材料上报船级社，由船级社依据实际情况决定是否重新进行评定实验。
3 船舶制造企业在焊接工艺中的常见问题
钢质船体焊接缺陷可以分为外部与内部缺陷，外部缺陷主要为只存不符合规定、咬边、焊瘤、弧坑以及表面有气孔和夹渣等，内部缺陷主要包括气孔、夹渣以及焊接裂纹和未焊透等，影响焊接质量的因素很多，例如钢材与焊条质量、设备与技术、装配精密度和天气状况等，任何一个环节处理不当都会影响焊接质量，要求操作人员针对缺陷原因进行针对性预防，提高焊接质量。船舶制造企业经常出现些列问题，应当引起重视。
一是片面追求速度，加大焊接电流形成气孔。焊接过程中，坡口边缘不净、低氢型焊接电弧太长、速度太快以及埋弧自动焊电压太高，容易导致气孔。应当对坡口边缘进行清理，埋弧焊确定合理工艺参数，降低焊接速度，提高焊接质量；
二是未能有效预热，导致街头根部未能熔透。待焊工件需事先预热不到位，会导致未焊透降低焊接缝强度，应当科学确定坡口尺寸、焊接电流、焊接速度，清理坡口表面，彻底封底焊清根，恰当摆动运条；
三是夹渣清理不力，降低焊接强度和致密性。焊缝出现夹渣会导致焊缝的强度和致密性大大降低，应当仔细观察坡口两侧熔化状态，及时进行清理，并注意埋弧焊不要焊偏；
四是焊接材料不当，影响整体焊接工艺效果。焊接材料功能不到位会降低焊接质量，应当按照工艺规定选取符合规格与参数的材料，并保证气体气流量与纯度达标，为焊接成效提高奠定基础；
五是层温控制不佳，产生船体制造焊接裂纹。不按照评定的工艺控制层间温度，能够导致焊接裂缝，严重的会造成结构破坏。在焊接中要严格遵守工艺规定，合理安排速度，选择科学的焊接工艺，焊接后应当开展检查，及时采取修补措施。
4 有效提高焊接质量的对策建议
一是要科学编制审批受控文件。船舶生产制造企业专门技术人员，要结合企业生产实际，组织焊接工艺评定试验，提请船级社开展焊接工艺评定活动。在通过审核批准之后，依据船级社签发的焊接工艺评定证书以及相关实验报告，进行岗位焊接作业指导书与操作规定等材料的编撰工作。在此基础上，企业相关管理人员对于岗位焊接作业指导书与操作规定开展审批，使其成为船舶制造质量体系的重要受控文件；
二是要严格执行质量控制标准。船舶制造企业的一线装配与焊接工作人员，要严格按照岗位焊接作业指导书与操作规定进行规范性操作，技术人员要求进行技术指导，企业质量主管部门应当组织专门力量开展检查与评估工作，对岗位焊接作业指导书与操作规定执行情况与成效进行督查，梳理执行过程中出现的各种问题并采取针对性措施进行改进。船级社验船师在船舶制造过程中要进行检查，确保焊接工艺按照批准规定执行，重要构件建造中还要进行焊缝产品性能试验，验证焊接工艺执行成效；
三是要及时弥补存在焊接缺陷。对于检测与督查过程中发现的焊接质量问题，一定要及时开展纠正，采取针对性补救措施来提高焊接质量，为船舶的整体质量奠定基础。
焊接是钢质船舶建造的重要工序，焊接质量对于船舶性能至关重要，一定要坚持焊接工艺评定试验制度，并针对当前船舶生产焊接工艺中出现的问题，进行优化与改进，促进船舶制造业良好发展。
参考文献
[1]王冰，李勇.国外船舶焊接技术发展近况[J].舰船科学技术，2009(5).
[2]倪慧锋.船舶焊接技术应用现状[J].现代焊接，2007(11).
[3]方臣富.船舶焊接设备的应用现状及发展[J].现代焊接，2006(10).
【关键词】供应商 焊接质量 质量推进
一、引言
汽车结构件是汽车承载的重要零部件，典型的汽车结构件有汽车底盘的前悬挂总成、后桥总成、付车架总成以及汽车的钢圈总成等。这些零部件在恶劣的环境下工作，既要受到废水、废气的侵蚀，又要承受巨大的静载负荷和冲击载荷。这些汽车结构件一旦损坏，将会使高速运行的汽车遭受到灾难性的事件。国内外汽车生产企业对于这些汽车结构件的焊接都进行严格的规范管理。
二、汽车结构件焊接前的质量策划
汽车结构件焊接的质量策划应针对产品工艺特点来进行。其主要策划内容有设施设备的选定、工艺方法的评定和检测项目的确定这几方面。
（一）设施设备的选定
焊接设施的系统要求。（目前，汽车结构件大部分仍采用气体保护焊接的加工方法，因此，此文以全自动的焊机为主要焊接设备讨论）为保证焊机的焊接电弧电压稳定性，车间应装有可靠的稳压电源来控制；车间网路的电弧电压变化一般应限制在0.5V以内，才能使焊机正常运作。汽车结构件焊接过程中会产生大量的废气，为保障职工的身体健康，必须有排风装置。由于汽车结构件一般采用循环水冷却和气体保护的焊接方法，这对循环水的水质、气源气体混合比例和气体流量又提出了控制要求。企业要提高生产效率，车间设备应采用“U”字型布局排列和实行一人多机操作，并通过传送装置构成一个流畅的生产方式。
焊接设备的能力要求。首先焊机的机械性能、物理性能、电气性能都应具有良好的稳定性，整个机械系统应适应人体操作的生理和心理要求；其次要使焊机达到其特殊的焊接工艺要求，焊炬应确保焊接工艺轨迹稳定并能作四维空间的无级调节；最后要使焊接设备满足大批量、高效率的生产目标，焊机还应具有适应多品种产品的焊接能力和多种生产节拍连线生产的调整要求。
（二）工艺方法的评定
焊接工艺方法的评定可确保批量生产中产品质量的稳定性。目的是根据用户的产品结构、产品原材料和产品焊接辅料等要求，按不同产品的焊接要求，确定各种焊接设备参数和焊接工艺参数。
焊接工艺方法的评定内容。通过确定的焊接环境要求、产品原材料、焊接辅料（焊丝、焊条、焊剂、保护气体）和板材焊前剖口形状和角度以及质量检验方法，来选定最佳的焊接方法、焊接顺序和焊接易损件（电极和导电嘴）更换频次，来选择最合理的焊接设备参数（输入电源、额定焊接电流、工作电压、额定负载持续率）和焊接工艺参数（焊接电流、电弧电压、送丝速度、焊接速度、空行程速度、气体混合比和气源的压力）的范围。
焊接工艺方法评定的程序。首先应由焊接工程师提出“产品焊接工艺方法评定任务书”，列明焊接设备参数和焊接工艺参数的具体范围；在焊接工程师的监督下，由有关试制部门按任务书的要求执行；企业的质检部门按任务书的检测项目和方法检测产品实物质量；而焊工技术等级、焊接环境要求、焊接原材料、焊接辅料、焊接工艺方法、焊接设备参数和焊接工艺参数等方面则由焊接工程师评定；最后，焊接主管工程师根据产品实物质量的检测情况和焊接工程师的评定编写《焊接工艺方法评定报告》，报告经参与评定的有关部门签署，并由企业技术负责主管领导批准发放；技术部门将按批准的《产品焊接工艺方法评定报告》确定的内容编制设备操作规范、焊接工艺规范和焊接检验规范。
（三）检测项目的确定
必须正确的确定汽车结构件焊接过程检测项目的立项、检测项目的判定准则和检测手段的配备。
检测项目的立项。汽车焊接结构件检测项目的立项依据有二个方面：一为国内外汽车企业对各类汽车结构件焊接的标准法规要求；二是特定用户提供的产品图纸和技术文件要求。
检测项目的判定准则。焊接检测项目的判定准则以确保产品的安全可靠为本。首先，在制定检测项目的判定准则时，必须针对用户的特殊要求、安全性要求、可靠性要求和政府法规要求；其次，必须按照规范化要求来编制检验规范，这份检验规范必须表明质量特性、检验方法、检验手段和检验频次；最后，必须指明检测项目的检验记录要求。
三、汽车结构件焊接的质量控制
汽车焊接结构件质量控制还应根据产品特殊性和工艺特殊性，从原材料控制、工艺因素控制和实物质量控制这三个环节抓起。
（一）原材料的控制
汽车焊接结构件的原材料控制应从材料订购、材料进厂验收、材料库存保管、材料领用收发以及焊接件的备料控制这几方面进行考虑。其中焊接件的备料准备一般有板料下料、板料的边缘处理和板料的焊前准备这三个工序。对于板料的下料，应重点控制材料的批号、炉号、牌号和规格要求，确保这些下料的板料不要混淆；对于板料的边缘处理，应重点控制剖口形状、剖口角度和剖口尺寸，确保这些板料能够正常焊接；对于板料的焊前准备，应重点控制板料的清洗质量和毛刺高度是否达到规定要求，以实现焊接质量的稳定性。
（二）工艺因素控制
控制汽车焊接结构件产品的工艺因素即重点控制人员的技能素质、设施和设备参数的稳定性和工艺参数的符合性。（1）人员技能素质的控制。焊工技能素质的控制就是控制焊工在规定的生产时间内，按规定的生产工艺操作实现产品质量稳定性的能力，焊工只有具备技能素质才能实施工艺因素控制。（2）设施和设备参数稳定性控制。企业应针对各类汽车焊接结构件的产品质量特性要求，设计定量的反映焊机设备特性要求的设备点检表，这份点检表应要求焊接工人在规定的时间内记录各类设备特性参数，并要求车间管理人员不定时地抽查记录。（3）工艺参数的符合性控制。企业应针对各类汽车焊接结构件的加工标明各种不同的工艺参数，记录这些工艺参数可采用定量的工艺参数记录表或计算机联网。
（三）实物质量的控制
对于汽车焊接结构件这类特殊产品，强化产品的首件质量检验、返工件质量控制和产品型式试验是实现产品实物质量有效控制的基础。
首件质量检验。由于这类产品的加工一般是在自动化程度较高的设备下连续生产。因此，这类产品的首件质量检验就显得十分重要。首先焊工必须检查焊接设备的工艺轨迹和产品加工的工艺参数是否符合规定的要求；其次当首件产品加工完毕，焊工必须按检验规范的要求，检查产品物流卡提供的材料是否符合规定的要求；采用测量样架检验产品的几何尺寸是否符合规定；最后对照缺陷标样检查焊缝是否有气孔、飞溅、错边、咬边等缺陷，并把自检的结果填入三检检验卡。然后，检验员对焊工的自检项目进行复验，再检测焊接熔深、金相组织、机械强度和用户的特殊要求是否符合规定要求。当这些检验项目都符合要求，并将检验结果填入三检检验卡，操作工人则可以进行成批生产。
返工件的质量控制。首先应对不良品进行评审，进行缺陷分类并查明不良品产生原因；其次应标明不良品返工工艺和制定纠正措施；最后对这些返工完毕的产品也应按检验规范的要求进行再次检验。必须注意，对这些不良品的同一部位只能进行一次返工，否则将对焊缝和热影响区造成不良影响，容易产生硬化、裂纹、晶粒粗大，严重影响焊接质量。
强化产品型式试验。汽车焊接件结构件这类安全产品，其产品型式试验必须强化，尤其是用户反馈的缺陷产品更应仿照恶劣环境的工况条件进行疲劳试验、腐蚀试验、冲击试验。只有通过不断地进行产品型式试验，才能找出产品早期失效原因，实现产品质量的稳定提高。
四、汽车结构件焊接后的质量分析
（一）控制质量记录格式
汽车结构件焊接过程中的质量记录一般有：原材料入库检验记录、产品焊接件三检质量记录、产品焊接件缺陷记录、焊接设备点检记录、焊接工艺参数记录、产品流转卡记录和工人生产日报单等。以有效地管理记录，企业有关部门必须根据产品特点、工艺特点和不同的使用情况设计不同形式的记录格式，并进行编号管理。
（二）控制质量记录的流向
为使汽车结构件焊接产品的质量得到保证，企业应根据产品的生产流程确定各类质量记录的流程图，并标明各种质量记录的归口管理部门和保存期限。只有正确地控制质量记录的流向和归口管理部门，才能有效管理质量记录。
（三）控制质量记录分析的有效性
归口管理部门应对汽车结构件焊接质量记录进行定量分析，并将有关处理情况及时传递到相关部门，以分析汽车结构件焊接质量记录的有效性。如，定期分析原材料入库检验记录的供应厂合格批次和产品尺寸、理化、机械性能等检验项目的稳定性，以确定长期的合格供应厂；定期分析产品焊接件三检质量记录，以分析操作人员首件检验的稳定性，并确定减少质量检验频次的可能性；定期分析焊接设备点检记录，以确定设备的预防性保养计划和备件储备计划；至于焊接工艺参数记录，应从产品质量的稳定性来分析工艺参数的有效性。企业管理人员通过定期分析这些由计算机或工人采集而来的数据，才能制定有效措施来控制工序质量。
参考文献：
[关键词]AZ31镁合金；机器人焊接；自动及半自动焊接，焊接工艺
中图分类号：TG376 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0343-02
1.AZ31镁合金的性质及特点
室温状态下金属镁的密度是1.74g/cm3，在标准大气压下，金属镁的熔点是（650±1）℃，沸点为1090℃。镁金属的密度小，易于燃烧，这是由于它的物理、化学性质所决定的。工业用镁的纯度最高可以达到99.99%，但是纯镁不能用作结构材料，一般情况下需在纯镁金属中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素，从而形成的镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料而广泛应用。
镁合金材料具有以下优点：
（1）重量轻。可以制作3C产品的外壳、内部构件，还是汽车、飞机等零件的优秀材料。
（2）比强度、比刚度高。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的8-12倍。
（3）耐振动性好。在相同载荷下，减振性是铝的100倍，是钛合金的300-500倍。
（4）散热性好。一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。
（5）稳定的资源。提供镁元素在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源稳定、充分。
AZ31镁合金是目前应用最广泛的变形镁合金，其主要化学成分见表1。
2.设备与焊接材料的选择
（1）焊接设备
选用通用6kg焊接机器人进行自动焊接，电源电压220V，机械手臂最大幅度半径1.5m，采用示教盒的示教/执行操作系统。
焊接过程中机器人行走路径采用MOVL直线行走，行走速度为5-15v/ mm・s-1。
（2）焊机
采用钨极惰性气体保护焊进行焊接，采用钨极喷嘴，氩气作为保护气体。
（3）焊接材料
AZ31镁合金试板300*100mm，3mm厚度薄板。
3.焊接工艺参数选择
在机器人自动焊接AZ31镁合金薄板之前，设计五组焊接工艺参数，具体工艺参数见表2-表6。
4.工艺参数分析
通过5组不同的焊接工艺参数，观察焊缝并比较焊缝质量得出结论，选择第3组焊接工艺参数所得到的焊缝质量最为优秀，焊缝外观美观。
第一组焊接工艺参数，选择较小的焊接电流，较细的焊丝，采用这样的焊接工艺，对于薄板镁合金工件来说，产生较大的焊脚角度，极容易产生未焊透的焊接缺陷。采用第二组焊接工艺参数，增大了焊接电流，虽然降低了焊缝的焊脚角度，但是仍然采用直径为1.0mm的焊丝进行自动化焊接，焊后达不到所要求的焊缝熔宽，不能形成良好的焊缝成形系数。
第三组焊接工艺参数相对来说是比较完整的一套工艺，无论从焊接电流的选择，还是焊丝直径的选择，都恰到好处，能够形成良好的焊缝成形系数，焊缝外观美观，不容易出现未焊透以及塌陷等焊接缺陷。
第四组焊接工艺是在第三组焊接工艺的基础上，增大了焊接电流以及焊接速度，通过实践结果显示，这显然不符合镁合金薄板的焊接工艺，一方面焊接电流的增大，容易使镁合金薄板产生焊穿的焊接缺陷，另一方面焊接速度的增大极容易对焊接工件造成损害，因此不建议增大焊接电流以及焊接速度。通过实验，第五组的工艺参数数据更不符合AZ31镁合金薄板的焊接。
5.镁合金的应用前景
全球镁合金的需求年均增长达到12%左右，西方镁合金的市场需求增长率达到了18%？以上，未来镁合金的市场需求将呈现快速增长的趋势。镁合金主要应用于汽车、3C、航空航天领域，其中应用于汽车产业（74%）、3C行业（22%）、军事和航空航天（14%）。
目前，镁合金主要作为以下汽车零件使用：仪表盘和托架、座椅框架、转向柱部件、手动变速箱壳体、发动机进气管、气缸盖等。其它的如需要安全及高断裂韧性的零部件，也将是镁合金正在并将继续深入拓展应用的领域，如座椅框架、车身保护板、发动机前的散热格栅加强板及一些车身结构支撑件。
随着镁合金结构件在汽车上的广泛使用，镁合金结构件的焊接也日益得到了重视。从焊接工艺来看，主要集中在氩弧焊、激光焊、非真空电子束焊、摩擦焊等方面。尤其以氩弧焊、激光焊居多，但由于镁合金的性质活泼、熔点低、导热快、热膨胀系数和线膨胀系数大等特点，氩弧焊时易造成镁合金的热影响区宽、晶粒粗大、焊件变形严重等缺陷，激光焊时易造成气孔、裂纹等焊接缺陷。
6.总结
（1）镁合金材料具重量轻；比强度、比刚度高；耐振动性好；散热性好；稳定的资源等优点，这就足以使镁合金在日后的工业生产中优广泛的应用。
（2）焊接机器人的出现，增加了焊接生产率，大大提高了焊接的效率，降低了人工的成本，降低了对焊工的技术水平的要求，很大程度上保证了焊缝的质量。
关键词：海洋石油平台；制管；焊接工艺；埋弧焊；大钝边；无间隙
中图分类号：F470.22 文献标识码：A
随着海洋石油工业的不断发展，传统的海洋结构钢管焊接方法已经不适应时代的发展。在制管焊接作业中，气保护半自动根焊焊接和埋弧焊工艺不能够很好的进行操作。科学技术的不断发展，在制管焊接作业中已经设计出大钝边无间隙埋弧焊焊接新技术，此焊接新技术不仅将坡口形式进行改进，而且焊接具有简单的工序、高速度以及高质量的优点。新的焊接工艺能够提高焊接工作的整体效率，并且有利于促进整个工程的健康发展。
1、传统制管焊接工艺存在的问题
在传统制管焊接工艺中，一般采用气保护半自动根焊来进行封底焊，并且在填充和盖面的时候要采用埋弧焊来进行此项工作。传统制管焊接工艺中以X形坡头来作为焊接接头形式，组对间隙要控制在3毫米到5毫米之间，钝边宽控制在你1毫米到2毫米之间，在焊接的时候，要在钢板的正面和反面进行施焊。在海洋结构制管中，传统制管焊接工艺已经被运用了好多年。然而，近几年，随着工程建造任务的逐渐增加，传统制管焊接工艺已经暴露出许多的弊端，这些弊端主要表现在以下几个方面：焊接工序复杂、使用焊材量较大、在焊接的过程中需要进行碳弧气刨、噪音较大、恶劣的工作环境、在焊接的过程中经常会出现中断，这些弊端严重影响了焊接的质量。
2、制管焊接新工艺的开发与评价
2.1焊接新工艺的开发
由于传统制管焊接工艺中存在的弊端严重影响了焊接的质量，这就要设计出一种大钝边无间隙埋弧焊焊接工艺。大钝边无间隙埋弧焊焊接工艺主要采用单丝埋弧焊，并且已经不再使用气保护半自动根焊来进行封底焊，这样做可以使得焊接工序逐渐减少，并且能够提高焊接的整体效率。与此同时，大钝边无间隙埋弧焊焊接工艺已经改进了焊接的坡口形式，并且将坡口组对间隙减少到0毫米，坡口钝边增大到4毫米到8毫米之间，这样有利于节省焊材，并且能够取消碳弧气刨作业。
2.2焊接新工艺的试验评价
2.2.1进行母材试验
在进行母材试验的过程中，通常采用APISpec2HGr.50钢材板，并且厚度要保持在38毫米。
2.2.2进行焊材试验
在进行焊材试验的时候，一般要采用国产锦州锦泰JW-1埋弧焊焊丝，它的化学成分主要分为以下几种情况：当JW-1埋弧焊焊丝化学成分为C的时候，此时的实测值为0.180%；当JW-1埋弧焊焊丝化学成分为Si的时候，此时的实测值为0.050%；当JW-1埋弧焊焊丝化学成分为Mn的时候，此时的实测值为1.790%；
当JW-1埋弧焊焊丝化学成分为P的时候，此时的实测值为0.020%；当JW-1埋弧焊焊丝化学成分为S的时候，此时的实测值为0.023%；在JW-1埋弧焊焊丝化学成分的不同，此时的实测值也是不同的。针对JW-1埋弧焊焊丝力学性能的不同，不同的实测值如下：在标准名义值保持在400的时候，并且力学性能是屈服强度，此时的实测值是450MPa；当标准名义值控制在480到600之间的时候，并且力学性能是抗拉强度，此时的实测值是555MPa。
2.2.3进行工艺参数试验
在焊接的过程中要严格控制线的能量，能够保证焊接的质量。在钢材正面根部焊道进行焊接的时候，应该选择适当大小的电流，这样做不仅可以防止电流过大从而可以焊穿根部焊道，而且可以使得钝边熔化至少保持在50%以上。在对背面根部焊道进行焊接的时候，要选择较大的焊接电流，这样可以保证熔深的达到了规定的要求，最终能够减少焊接工作中存在的问题。然而在进行填充焊道焊接工作的时候，要选用中等电流多层次来进行焊接。除此之外，在选择焊接参数的时候，要充分考虑到焊接电流、电压以及焊接速度。焊接参数与焊接电流、电压以及焊接速度的关系如下：当焊道是根焊的时候，电源极性保持在DC（+），此时的焊接电源是560A，焊接电压是31V以及焊接速度是460mm/min，那么线能量是2.3kJ/mm；当当焊道是填充的时候，电源极性保持在DC（+），此时的焊接电源是580A，焊接电压是33V以及焊接速度是450mm/min，那么线能量是2.5kJ/mm；当焊道是盖面的时候，电源极性保持在DC（+），此时的焊接电源是550A，焊接电压是32V以及焊接速度是460mm/min，那么线能量是2.3kJ/mm。
2.2.4有关实验结果
通过使用大钝边无间隙埋弧焊焊接新的技术进行焊接工作，在焊接试验件的焊缝表面上的缺陷表现在成型良好、均匀的光亮、表面无气孔以及咬边等方面，然而焊缝尺寸能够满足工艺的要求。通过使用NDT检测试验件的时候，在UT、RT、MT检测的时候都没有夹渣以及裂缝的缺陷，并且实验结果合格。
2.3焊接新工艺的优势
2.3.1选择合理的焊接参数，并且在焊接的时候要严格控制线能量的大小，从而能够保证焊接接头具有良好的机械性能；与此同时在新工艺的过程中，要采用埋弧焊工艺，并且在整个工艺过程中要用机器进行操作，这样做不仅提高了焊接的速度，而且大大提高焊接的质量。
2.3.2将碳弧气刨作业取消，这样不仅能可以减少气刨的噪音，而且使得烟尘污染降低，最终改变了车间的施工环境。
2.3.3与传统制管焊接工艺相比较，新的焊接工艺在设备投入、人力投入都有改变，与此同时节省了大量的焊材。
2.3.4在新工艺焊接的过程中，要采用较大的焊接参数，这样不仅可以提高高焊丝的熔覆率，而且能够增大单层焊的厚度，最终使得整个焊缝焊接时间得以缩短。
3、结语
大钝边无间隙埋弧焊焊接新工艺具有较多的优点，这些优点不仅提高了制管的合格率，而且节省了大量的焊材，最终降低了生产成本。随着科学技术的快速发展，制管焊接新工艺在海洋石油平台制管工作中发挥着举足轻重的作用。
[参考文献]
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[2]. 黎剑峰.钢管直缝埋弧焊焊接规范对焊缝形状的影响[J].钢管.2002(04)
Zhang Guozheng
（Shaanxi Institute of Technology，Xi'an 710302，China）
摘要：本文结合相关标准简述了钢结构件焊条电弧焊的工艺规范，重点阐述了灯泡贯流式水轮机座环支腿焊条电弧焊焊接工艺规范，并结合生产实际对焊接工艺规范进行了优化。
Abstract: In this paper，the shielded metal arc welding parameters of the steel structural parts were introduced with interrelated criterion， focusing on the shielded metal arc welding parameters of legs of stay ring of the bulb tubular turbine, which were optimized based tableb.
关键词： 灯泡贯流式水轮机 座环 焊条电弧焊 焊接工艺优化
Key words: the bulb tubular turbine；stay ring；shielded metal arc welding；welding parameter optimization
中图分类号：[TV734.1] 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）20-0023-02
0引言
座环支腿是水轮机座环中的一个重要组成部分，座环通过支腿来支撑，是整个水电设备的关键部位[1]，是一整套水轮机的一部分，通过支腿来支撑座环，座环再与其它零部件组合成为一套完整的发电设备，如内配水环，内锥，转子，定子等等这些都是水轮发电机的重要组成部分。焊接方法虽然很多，但是由于焊条电弧焊与其它焊接方法相比具有工艺灵活、适用性强，应用范围广，易于分散焊接应力和控制变形，成本低等优点，所以在生产实际中得到了广泛的应用[2]。本文结合工艺规范动态调整的基本原理，优化了钢结构件焊条电弧焊统一的焊接工艺标准。
1范围
本工艺规范适用于水电设备座环支腿钢结构制作与安装焊条电弧焊焊接工程。
2施工准备[3]
2.1 材料及主要机具：①电焊条：其型号按设计要求选用，必须有质量证明书。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条，按说明书的要求烘焙后，放入保温桶内，随用随取，酸性焊条与碱性焊条不准混杂使用。②引弧板：用坡口连接时需用引弧板，弧板材质和坡形式应与焊件相同。③主要机具：电焊机（交、直流）、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、焊条保温桶、钢丝刷、石棉布等。
2.2 作业条件①熟悉图纸，做焊接工艺技术交底。②施焊前应检查焊工合格证有效期限，应证明焊工能够承担该焊接工作。③现场供电应符合焊接用电要求。④环境温度低于0℃时，应预热、后热，温度应根据工艺试验确定。
3质量标准
3.1 保证项目①焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及烘焙记录。②焊工必须经考试合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。③Ⅰ、Ⅱ级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规范的规定，检查焊缝探伤报告。④焊缝表面Ⅰ、Ⅱ级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。Ⅱ级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷，且Ⅰ级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。
3.2 基本项目①焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。②表面气孔：Ⅰ、Ⅱ级焊缝不允许；Ⅲ级焊缝每50mm长度焊缝内允许直径≤0.4t；且≤3mm气孔2个；气孔间距≤6倍孔径。③咬边：Ⅰ级焊缝不允许。Ⅱ级焊缝：咬边深度≤0.05t，且≤0.5mm，连续长度≤100mm，且两侧咬边总长≤10%焊缝长度。Ⅲ级焊缝：咬边深度≤0.lt，且≤lmm。注：t为连接处较薄的板厚。
3.3 允许偏差项目（见表1）
4焊接工艺规范动态调整的基本原理[4]
生产实际中，焊接接头检验不合格的现象时有发生，解决办法一般是切除重焊，重焊时往往不改变焊接参数值，因此经常多次重复，仍不能通过。为解决这种现象，我们应尽快调整焊接参数值，找出更合理的规范参数。规范参数动态调整的依据就是根据上一次接头出现的焊接缺陷的类型和位置，调节工艺参数间的匹配关系，以期下次焊接时避免相同焊接缺陷的重复出现，从而获得合格的焊接接头。
5焊接参数的工艺优化
5.1 焊条直径焊条直径大小的选择与焊件的厚度、焊接位置、焊接层次、接头形式有关，灯泡贯流式座环支腿在实际工作中主要起支撑作用，受力较大，所以钢板厚度较厚，因此焊条直径一般选择4～6mm。
5.2 焊接电流焊条电弧焊时决定焊接电流的因素很多[5]，如焊条类焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置和层数等。但主要是焊条直径、焊缝位置、焊条类型、焊接层次。在实际生产中可以先根据经验得到一个大概的焊接电流，然后再钢板上进行试焊调整，直至确定合适的焊接电流。在试焊过程中，要根据飞溅情况，焊缝表面成形状况以及焊条熔化情况综合评定之后才能最后确定焊接电流值。灯泡贯流式座环支腿对焊接电流的敏感性较大，所以焊接电流必须经试焊之后才能确定。
5.3 电源极性极性的选择，主要根据焊条的性质和焊件所需的热量来决定。灯泡贯流式座环支腿在实际工作时受力较大，属于重要的钢结构件，因此一般使用碱性低氢钠型焊条，采用直流反接，这样可以减少飞溅和气孔，并使电弧稳定燃烧[6]。
5.4 电弧电压本工艺采用焊条电弧焊，而焊条电弧焊的电弧电压主要有电弧长度来决定。电弧长，电弧电压高；电弧短，电弧电压低。在焊接灯泡贯流式座环支腿焊缝时，为了保证焊缝的力学性能，要采用短弧焊接，以利于电弧的稳定和防止气孔。所谓短弧一般认为是焊条直径的0.5～1.0倍。
5.5 焊接速度[7]单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不烧穿，同时还要使焊缝宽度和高度符合图样设计要求。如果焊接速度过慢，是高温停留时间增长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，力学性能降低，同时使变形量增大。如果焊接速度过快，熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。焊接速度直接影响焊接生产率，所以要在保证焊缝质量的基础上，采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以保证在获得焊缝的高低和宽窄一致的条件下，提高焊接生产率。
5.6 焊接层数在中厚板焊接时，一般要开坡口并采用多层多道焊。对灯泡贯流式座环支腿这种焊缝质量要求较高的钢结构件焊缝，每层厚度最好不大于4～5mm。同样每层焊道不宜过小，过小时焊接层数增多不利于提高焊接生产率，根据经验，每层厚度约等于焊条直径的0.8～1.2倍时，生产率较高，并且比较容易保证焊缝质量和便于操作。
6结论
6.1 水电设备座环支腿钢结构制作与安装焊条电弧焊可以采用统一的焊接规范。
6.2 根据焊接工艺规范动态调整基本原理调整焊接工艺参数，可以减少结构件反复焊接的次数，提高焊接生产率。
6.3 焊接时要综合考虑各个对焊缝质量产生影响的焊接参数，并进行试焊调整，使各个焊接参数相互匹配。
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关键词：缓冲器 焊接特性 GTAW＋SMAW 预热＋PWHT RT
高压缓冲器由两个冲压半球和数根丝头接管组装焊接而成，直径600mm，壁厚42mm，材质为16MnR，设计压力34.3Mpa，设计温度150℃，工作介质为H2、N2，是Ⅲ类压力容器，焊接质量要求严格，其中A、B类接头100%RT检验，按JB4730－94《压力容器无损检测》执行，Ⅱ级合格，C、D类焊接接头进行MT或PT检测Ⅰ级合格，容器按GB150－1998《钢制压力容器》制造检验与验收。
一、焊接特性
在制订焊接工艺前，对16MnR的焊接特性和缓冲器的焊接特点进行详细的理论分析和研究。
1. 16MnR的主要焊接特性
1.1可焊性
根据IIW推荐的碳当量计算法，16MnR的CE值较小（0.29%），其材质的可焊性较好。但是，由于16MnR含有少量合金元素，其淬硬倾向较低碳钢要大。
1.2裂纹
在焊接16MnR时，一般情况下，不会产生裂纹。但是，在低温环境、或在大刚性和钢板厚度较大（＞25mm）时焊接，因冷却速度过快而出现马氏体组织，增大了冷裂倾向，产生热裂纹。
1.3脆化
当HAZ达到1100℃时，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏体组织而产生脆化，因此，焊接工艺参数要适中。
2.缓冲器的焊接特点
缓冲器的结构为球体，直径小（D＝600mm）、壁厚大（δ＝42mm），焊缝形式为对接和对接＋角接，坡口深而窄，焊接工作量大，如果整体组装后焊接，焊接过程中，容易产生夹渣（或未熔合）、气孔和裂纹等缺陷，一旦造成焊缝返修，经济损失严重。
按常规，对于D＝600mm，δ＝42mm的球体环缝探伤，采用γ源外曝，为便于返修，至少要分两个层次进行，拍片张数多、时间长，成本高，且影响生产。
二、 焊接工艺评定和焊工资质
根据上述焊接特性，按JB4708－2000《钢制压力容器焊接工艺评定》规则，国家质检总局颁发的《锅炉压力容器压力管道焊工考试管理规则》经考试合格的焊工，才能参加容器的焊接，
三、焊接工艺
对拟定的焊接工艺，经模拟焊接和工艺评定合格后，根据容器组装后的实际情况，稍加修改并应用于焊接生产中。
1.焊接方法
根据缓冲器的焊接特点和质量要求，通过对其他焊接方法的比较，选用GTAW＋SMAW的组合焊接工艺方法，接管与球体角焊缝在环缝组对前焊接，并采用双面焊，环缝采用单面焊。
2.焊接设备
美国Mailler.602型焊机、GTAW＋SMAW两用直流电源、威尔斯通水冷GTAW焊炬、氧一乙炔火焰预热工具、红外线温度检测仪。
3.焊接材料
根据16MnR的焊接特性，遵照焊缝强度等于或稍高于母材的低合金高强度钢焊条的选用原则，选择如下：
GTAW：焊丝H10Mnsi 直径Φ2.5mm，铈钨棒Φ3mm，Ar气纯度99.98%，长型号喷嘴；SMAW：E5015，Φ3.2mm和Φ4mm，烘烤温度（350～450）℃，保温时间（1～2）h。
4.坡口型式和加工方法
缓冲器直径小、壁厚大，球体环缝只能采用单面焊双面成形的工艺，而两个半球上的接管可以进行双面焊后再组装。
5.焊接工艺参数
为了降低冷却速度，防止冷裂纹和夹渣的产生，考虑施工季节的环境温度（20℃）、球体组装后刚度增加和预热使焊工劳动条件恶化的原因，焊前预热温度选择（100～150）℃。氩气流量Q＝（9－10）L/min，其他主要焊接参数见下表：
环缝焊接参数
6.焊接工序
接管焊接：坡口清理——接管组对——预热——正面GTAW——反面SMAW——正面SMAW M T
环缝焊接：坡口清理—— 球体组对——预热——GTAW——SMAW——RT—— PWHT—— 试压。
四、焊接操作
1.接管的焊接
施焊前要对坡口进行预热，当温度达到（100－150）℃时，才能开始焊接。GTAW打底时，电弧应对准接管一侧稍加稳弧，适当添加焊丝，防止产生裂纹。
2.环缝的焊接
接管焊接完毕，并检验合格后，在两个半球上，按与环缝截面相垂直的轴线上分别焊接一根2吋的管子，架空一定高度，使整条环缝都能处于转动焊位置，再按焊序进行焊接。
2.1打底焊
采用GTAW时，受U型坡口陡、窄而深的影响，只能使用（8－10）mm的长型喷嘴。
引弧时，应把焊枪和输Ar管内的空气排放干净，待5－6秒后，Ar气流量正常再进行焊接。
2.2填充盖面焊
因GTAW焊层薄，为防止烧穿，用φ3.2mm焊条焊第2层，电流不要太大，层间温度不能低于预热温度。第3、4层焊道宽度适中，在坡口两侧稍做稳弧，注意焊条角度，选择合适的焊接参数。第5－10层，采用一层两道的排焊方法。
五、PWHT
焊缝RT检验和容器外观检验合格后，为了消除焊接应力，减小冷裂倾向，提高焊缝的韧性，按图4方法对缓冲器进行整体PWHT。
六、结论
1.遵守上述焊接工艺和操作方法，共焊接制造了7台高压缓冲器，经检测，各项技术指标均达到设计要求，并交付使用，证明本工艺方法是合理的。
2.采用一次性RT检验的方法，如果一次合格，与常规的二个层次的拍片方法比较，可节约成本50%。即使有少量的一次焊缝返修，也是经济的，但该方法对焊工的操作技术和成功率要求高。
关键词：焊接；质量；研究
中图分类号：F253.3文献标识码：A 文章编号：
一、焊工管理
焊接是特殊工种， 焊工是焊接质量的制造者，其操作技能的好坏直接体现在焊接质量上。因此，锅炉焊工应严格按《特种设备焊接操作人员考核细则》的要求， 进行考试前的培训， 取得特种设备作业人员证后方可施焊。焊工合格证有效期限为3 年， 在合格项目有效期满前3 个月， 须提出申请进行考试； 中断与锅炉有关的焊接工作6 个月以上再从事锅炉焊接工作的， 必须重新考试。
二、焊接材料
1.焊接材料的选择
锅炉与其它焊接结构不同， 是一种特殊的全焊结构， 其焊接接头承受着与容器壳体相同的各种载荷、温度和工作介质的物理、化学作用。对焊缝金属不仅要求具有与壳体材料基本相等的静载强度， 而且要求具有足够的塑性和韧性， 以防止受压部件焊接接头在加工过程中以及在运行过程中， 因各种应力和温度的共同作用而提前失效或产生脆性破裂。
一般来说， 低碳钢和低合金钢锅炉按等强性原则来选用，即焊缝金属的抗拉强度不低于母材标准规定值的下限。但应注意焊缝金属强度与母材强度以相当为宜，如果焊缝强度过高， 往往会使塑性和韧性降低。对于低温容器应保证焊接接头的低温韧性不低于母材； 对于高温容器为保证具有与母材相同的高温性能， 其选用的焊材应保证焊缝金属的合金含量不低于母材标准规定的下限值； 对于在腐蚀介质中运行的不锈钢容器， 则选择的焊接材料应与母材化学成分大致相同； 对于不同强度级别钢的焊接， 按两者中强度级别低的一种选用焊接材料； 对于碳钢和不锈钢、低合金钢和不锈钢之间的异种材料接头， 则选用高铬镍含量的焊材。
2.焊接材料的验收、保管和领用
焊接材料的验收、保管和领用也是焊接质量控制过程中重要的环节之一。不同厂家的同一型号或牌号的焊条， 其工艺性能也可能存在差异， 因此，制造厂应根据自己的实际经验， 选定相对固定的焊条生产厂家。焊接材料入库验收时要有制造厂提供的质量保证书， 而且包装完好， 生产批号清晰， 必要时按相应标准进行抽样复验， 验收合格后及时入库。入库后的焊材按牌号、规格、批号分别储放在温度＞ 5 ℃， 相对湿度不大于60%的焊材库内。焊条和焊剂使用前必须按规定的烘干参数进行烘干。焊条从烘干炉取出后， 在大气中存放时， 焊条药皮将吸收大气中的水分， 存放的时间越长吸收的水分越多， 因此焊工在领用焊条时应配备焊条保温筒，做到随用随取。焊材发放时， 焊工应持焊接材料领用卡领取焊接材料， 领用卡应注明产品编号、焊接材料牌号、规格和数量， 并做好发放记录。
三、焊接工艺
锅炉的焊接工艺是控制接头焊接质量的关键因素。因此必须按焊接方法、焊接材料的种类、板厚和接头形式编制焊接工艺。
1.焊接工艺评定
焊接工艺评定是保证锅炉焊接质量的重要措施。焊接容器之前， 应制订焊接工艺指导书（WPS）， 而焊接工艺评定是验证初拟定WPS 是否合适的手段， 又是制定正式WPS 的重要证据。焊接工艺评定也能从一个方面反映出制造厂的焊接能力。焊接工艺评定执行标准为JB 4708， 换热管与管板的工艺评定按GB 151 附录B 执行。但在执行过程中总是存在若干问题， 主要体现在以下几个方面：
（1） 首次使用的国外材料未进行焊接工艺评定。
（2） 从评定合格的焊接位置改变为向上立焊的焊接位置时未增焊冲击韧性试件进行试验。
（3） 用不等厚试件进行评定， 经评定合格后适用不等厚焊件母材厚度的范围， 应按厚边对厚边，薄边对薄边分别计算。
（4） 不少制造厂对拼焊钢板热冲压成形封头的焊接工艺评定， 都没有考虑热冲压过程， 认为热冲压是热加工而不是焊后热处理， 而且热冲压温度是高于上转变温度， 因此焊件的最大厚度为试件厚度的1.1倍， 最小厚度按JB 4708 表5、表6 规定。
（5） 改变焊后热处理类别未重新做焊接工艺评定。
2.焊接工艺参数的选择
焊接工艺参数是指焊接时， 为保证焊接质量而选定的诸物理量（焊接电流、电弧电压、焊接速度） 的总称。焊接工艺参数的确定涉及到多种因素， 包括材料种类、规格和焊接方法。焊接热输入（线能量） 是指熔焊时， 由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量。它综合体现了焊接工艺参数对焊缝性能的影响。对于低碳钢来说，这种钢的塑性和冲击韧性优良， 焊接接头的塑性和冲击韧性也很优良。一般情况下不严格限制线能量。但使用埋弧焊时若焊接线能量过大， 会使热影响区粗晶区的晶粒过于粗大， 甚至会产生魏氏组织， 从而使该区的冲击韧性和弯曲性能降低， 导致冲击韧性和弯曲性能不合格。故在使用埋弧焊焊接， 尤其是焊接厚板时， 应严格按经焊接工艺评定合格的焊接线能量施焊。对于低合金钢， 一般应注意不要使用过大的线能量。含碳量偏下限的Q345R 钢焊接时， 焊接线能量没有严格的限制，因为这种钢焊接热影响区脆化倾向较小。
3.产品试板
产品试板用于考证按照所制定的焊接工艺施焊时焊缝的质量， 对试板的检验就是对焊工实际施焊工艺、焊工技能和焊接条件等因素的综合检验。因此， 它代表实际产品的焊接接头性能。锅炉产品试板应按《固定式锅炉安全技术监察规程》和GB 150《钢制锅炉》的规定制作产品试板， 并按JB 4744 《钢制锅炉产品试板的力学性能检验》的规定进行试板的制作和检验。产品焊接试板应当在筒节纵向焊缝的延长部位与筒节同时施焊， 试板应当由施焊锅炉的焊工， 采用与施焊锅炉相同的条件与焊接工艺施焊。有热处理要求的锅炉， 试板宜随锅炉一起热处理。
4.焊缝返修
如果焊缝经无损检测后发现存在不允许的缺陷， 应进行返修。首先应对需要返修的缺陷分析其产生的原因， 制定返修方案， 并编制返修工艺。焊缝同一部位的返修次数不宜超过2 次。如超过2次， 返修前应当经过制造单位技术负责人批准， 并且应当将返修的次数、部位、返修情况记入锅炉质量证明文件。要求焊后消除应力热处理的锅炉， 一般应当在热处理前焊接返修； 如在热处理后进行焊接返修， 返修后应当按相关标准进行处理。有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢以及镍及镍合金制锅炉， 返修部位仍需保证原有的抗晶间腐蚀性能。耐压试验后需返修的， 返修部位应当按原要求经过无损检测合格。
四、焊接检验
焊接检验是锅炉焊接质量管理的重要一环， 它贯彻于焊接过程的始终， 对焊接工艺规程的执行情况进行监督， 对焊缝质量进行检验， 最终确认焊缝质量是否合格。检验过程大致分为焊前、焊接过程中和焊后三个阶段。
焊前检验包括焊工资格问题， 焊条按要求进行烘干， 同时还要注意装配质量和坡口表面质量。强力组装将增加焊接接头的残余应力， 导致裂纹形成， 因此应予避免。坡口、间隙、钝边等要素须满足要求； 坡口及两侧清理干净， 没有铁锈、油脂等污物。
焊接过程中的检验主要是检查焊接工艺、技术标准、图样规定等方面的执行情况。因为焊接工艺是在焊接工艺评定合格的基础上制定出来的， 正确执行焊接工艺将对保证焊接质量起积极作用。在施焊过程中应控制和监督焊接工艺的执行情况并做好施焊记录。
焊后检验包括外观检查、无损检测、耐压试验、致密试验。焊后检验是保证焊接质量的最后步骤， 在焊接完成后即可进行， 但有延迟裂纹倾向的材料（[σb] ≥ 540 MPa） 应在焊接完成24 h 后或焊后延长一段时间进行。
焊缝的外观检验是按图样和相应标准规定的尺寸对焊缝进行检验， 同时也在一定程度上有助于分析和发现内部缺陷。
（中国核动力研究设计院，四川 成都 610000）
摘要：介绍埋弧自动焊焊缝未熔合的缺陷成因，通过跟踪进行无损检验和工艺分析，进而优化焊接工艺，达到控制焊接质量的目的，并归纳总结出埋弧自动焊避免未熔合缺陷产生的质量控制措施。
关键词 ：埋弧焊；未熔合；缺陷；质量控制
0引言
在焊接金属熔合面或连接的焊道之间没有熔合出现的焊接不连续被称为未熔合。按位置可将未熔合分为层间未熔合、坡口未熔合和焊缝根部未熔合；按状态可将未熔合分为白色未熔合与黑色未熔合，白色为不含有夹渣的纯气隙的未熔合，而黑色的为含有夹渣的未熔合。焊接未熔合在检验规范中均属于不允许的缺陷，坡口未熔合和根部未熔合明显减小了承载截面积，应力集中比较严重，其危害性仅次于裂纹。一旦漏检未及时修复，设备服役承压状态下会发生开裂、层间撕裂，最终造成设备泄漏甚至爆裂等安全事故。
未熔合在自动焊中出现的射线缺欠率为30%～60%，超声探伤缺欠出现率为50%～60%，所有缺欠类型中未熔合、未焊透出现率最高［1］。控制焊接质量，避免未熔合缺欠产生，对于提高生产效率、保证工程质量安全具有重要意义。
本文将通过对电站压力管道埋弧焊焊缝的无损检验跟踪，分析埋弧焊未熔合缺陷成因，进而优化焊接工艺，达到控制焊接质量的目的，并归纳总结出埋弧自动焊避免未熔合缺陷产生的质量控制措施。
1未熔合的检验和判定方法
未熔合的检验主要以超声波和射线检测为主。
A型超声波反射法检测坡口未熔合缺陷，可以根据坡口类型、工件厚度和超声波反射波形确定，由于坡口未熔合的缺陷角度和超声波发射角度的关系，坡口未熔合多为一次波未能发现或很低，二次波发现且波形单一尖锐。由于未熔合为面积型缺陷，有一定长度，平行于焊缝方向移动探头缺陷波形变化不大（图1）。由于层间未熔合角度问题，层间未熔合较难被斜探头检出，直探头容易探到层间未熔合，当超声波垂直入射到其表面时，回波很强，底波明显降低，甚至消失。
射线检测坡口未熔合的典型影像是连续或断续的黑线，宽度不一，黑度不均匀，一侧轮廓较齐，黑度较大，另一侧轮廓不规则，黑度较小，在底片上的位置一般在焊缝中心至边缘的1/2处，沿焊缝纵向延伸（图2）。根部未熔合的典型影像是一条细直黑线，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，为坡口钝边痕迹，另一侧轮廓可能较规则也可能不规则，根部未熔合在底片上的位置应是焊缝根部的投影位置，一般在焊缝中间，因坡口形状或投影角度等原因也可能偏向一边。层间未熔合的典型影像是黑度不大的块状阴影，形状不规则，如伴有夹渣，夹渣部位黑度较大，黑度较小时底片上不易发现。对未熔合缺陷评判，要持慎重态度，因为有时与夹渣很难区分，尤其是层间未熔合，容易误判。一般与夹渣的区别在于黑度的深浅和外貌形状规则等。
2未熔合成因分析
根据超声波或射线检验结果定位缺陷位置，对缺陷位置进行碳弧气刨或打磨解剖，目视观察并分析缺陷类型。
缺陷形成受以下6个方面因素影响：材料、焊接方法和工艺、应力（设计因素与施工因素影响）、接头几何形状、环境（介质因素、温度因素影响）、焊后处理［2］。
仔细分析上述各影响因素，对未熔合形成原因进行分析，列出影响未熔合形成的主要因素（表1），针对施工现场逐条对比，确定未熔合产生的根本原因，进而优化焊接工艺或加强质保管理，以达到控制焊接质量的目的。
熔融金属在与母材熔合过程中因受到输入能量影响或其
他杂质阻碍，熔合不能顺利进行，就会影响焊接接头的性能。产生未熔合的主要原因如下：
2.1焊接准备影响
坡口设计不合理，坡口加工和装配精度不够，坡口清理不干净，焊件边缘有氧割或碳弧气刨熔渣，有残留氧化物铁皮和碳化物，网路电压影响，设备运行不稳定，环境温度不适合等。
2.2焊接参数影响
焊接电流小，焊接速度加快，母材未熔化时已被铁水覆盖，容易造成未熔合。焊速过低，会使熔融金属流到电弧下方，电弧不能直达坡口，会出现未焊透、未熔合、夹渣等缺陷。
2.3焊接过程影响
碳弧气刨后清根不彻底，杂质阻碍母材边缘与根部之间以及焊层之间的熔合；焊丝未对准焊缝中心；电弧方向不当或电磁偏吹［3］（外界磁场使电弧自身磁场不对称，无法保持电弧刚直性；焊丝偏离中心线及坡口两侧不对称产生的磁偏吹）都会造成未熔合形成。
3焊接质量控制
3.1环境因素控制
由于埋弧焊焊接电流大，电弧燃烧时间长，其所消耗的电能较大，因此，埋弧焊机在接入电网前要对电网容量进行校核［4］。为了防止焊接设备对其他电气设备的影响，也为了焊接规范参数的稳定，避免网路电压的影响，最好用专用变压器供电。变压器已定的情况下，要避免和其他高负荷工作同时进行作业，以保证焊接参数稳定。
现场施焊时的环境因素如风速、湿度、气温等也会对焊缝内部质量的形成产生一定影响。配置温湿度计，对焊接环境温度、湿度定时进行监测，使焊接工作在要求的环境条件下进行。
焊接前确保滚焊台车、焊机、碳弧气刨机运行稳定良好，走丝准确对中，不偏弧。定期对设备进行检修及保养，确保设备精度满足使用要求，对于焊接设备定期检测仪表，保证焊接参数准确。
3.2焊接工艺优化
3.2.1焊前准备
坡口设计合理，保证坡口加工及装配精度。焊接坡口切割后应保证切割表面光滑，熔渣、毛刺、缺棱及飞溅物用砂轮磨去。
3.2.2焊接参数
焊接线能量是焊接过程的重要影响因素，它不但影响峰值温度的分布和冷却速度，还影响凝固时间，从而影响金属焊接接头的冶金特性和力学性能。焊接线能量由焊接电流、电弧电压和焊接速度共同控制。焊接电流是决定熔深的主要原因，电流越大，熔深越大。电弧电压是决定熔宽的主要因素，电压增加，熔宽增加。焊接速度加快，焊缝熔深和熔宽都减小，母材未熔化时已被铁水覆盖，容易造成未熔合。焊速过低，会使熔融金属流到电弧下方，电弧不能直达坡口，会出现未焊透、未熔合、夹渣等缺陷，因此焊接速度不能过快，也不能过慢。
3.2.3焊接过程
合理选择焊丝倾角。保证焊丝对正焊缝中心，发现偏移及时调整。埋弧焊前，可用焊条电弧焊或CO2焊打底，底层厚4～5 mm，使坡口底端呈圆角。这样可以消除钝边组装错边的影响，消除电磁偏吹，同时也减少了清根工作。背面清根过程中，碳弧气刨尽量保持均匀的刨削速度。操作者可通过控制刨削速度和等距离弧长，从而获得均匀光滑的刨槽。气刨后应用磨光机打磨清除刨槽内外的渗碳、渗铜和氧化层等后再焊接。
3.3质量保证控制
焊工上岗前应对其进行有针对性的焊接工艺培训，提高施工人员质量意识，增强焊工与设备的熟悉程度。焊工施焊前，进行全员交底，交底中详细讲解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺的必要性和控制要点。焊工应严格按照焊接工艺规程和指导书操作，严格落实三检制。
焊接工艺参数经过焊接工艺评定合格，工艺指导书具有针对性，规程详细准确有效，确保技术人员能够准确执行。
细化操作过程管理，如制定焊接活动检查表，各岗位人员按职责实施焊前、焊中、焊后检查，对焊接设备、现场环境、焊接参数、焊接熔池观察等内容进行确认并记录。
质检人员应加大事前预防性检查力度，将事前活动仔细分解，列出表格，验证确认。同时注重工艺过程监督，发现问题立刻叫停，及时处理纠正，避免造成严重后果。
4结语
无损检测能在压力管道制造初期埋弧焊焊接质量控制中发现缺陷并加以定性，为下一步改进焊接工艺参数提供了有价值的参考建议，节约了制造成本，保证了工程质量和进度。
［
参考文献］
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［2］GB6416—1986影响钢熔化焊接头质量的技术因素［S］.
［3］ 吴敢生.埋弧自动焊［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.
［4］ 吴志生，杨立军，李志勇.现代电弧焊接方法及设备［M］.北京：化学工业出版社，2010.
关键词：热力采油注汽管道；焊接工艺；工艺选择
中图分类号： TE973 文献标识码： A 文章编号：
某工程油田热力采油注汽管道的制作，选用Φ60×9无缝钢管（20G， GB 5310-1995）进行制作。为了有效选择焊接工艺，对该种钢管的焊接工艺进行了评定及焊接试验。通过最终结果的分析，选定了较为适宜的焊接方案进行钢管的焊接，有效保证了焊接质量，且获得了较好的经济效益。
一、焊接材料的性能分析
（一）化学成分及力学性能
表1为20G无缝钢管的化学成分，其化学成分符合标准要求。表2和表3分别为直径3.2mm的E4315焊条与直径2.5mm的TIG-R30L焊丝的复验结果，均能够满足相关的标准要求。
表120G无缝钢管的化学成分(%)
（二）焊接性能
分析20G无缝钢管的化学成分，可知其焊接性较好，由于施工在秋季进行，为避免冷裂纹的出现，可通过焊前预热及焊后热处理等工艺进行处理。
二、焊接
（一）焊接工艺参数
焊接工艺参数见表4。
表4焊接工艺参数
根据油田热力采油注汽管道工程的具体情况，管道焊接采用氩弧焊打底，焊丝为直径2.5mm的TIG-R30L。盖面由手工电弧焊填充，焊条为E43I5低氢型焊条。使用焊条之前利用烘干箱对其进行烘干，存放于保温筒中。每焊完一次，用角磨机对焊口的焊渣及飞溅物进行打磨。
（二）预热温度
由于施工季节为秋季，为避免裂纹的发生需要进行预热，预热温度Tp的确定如下：
Tp=1440Pc-392℃
Pc=Pcm+h/600+[H]/60
Pcm=Si/30+CP/20+V/I0+MO/15+Mn/20+Cr/20+Ni/60+5B+C
上列公式中，Pcm、h、Pc分别焊接冷裂纹敏感指数、板厚、焊接裂纹敏感指数。
通过对计算公式的分析，可知预热温度与化学成分、熔敷扩散氢厚度和含量的关系较为紧密。焊条E43I5的[H]为4mL/100g，Pcm、Tp、Pc分别为0.256、100℃、0.342。为满足现场因素的要求，Tp设定为100℃-150℃。
（三）焊后处理
焊缝中扩散氢的含量较高，其是产生冷裂纹的重要原因。对于20G无缝钢管应通过焊前预热、焊后热处理等工艺对裂纹的发生进行处理，以达到较好的焊接效果。为了充分逸出氢成分，使焊缝中扩散氢的含量得以减少，试验通过后热处理对此问题进行了解决，其加热温度和保温时间被确定为100℃-150℃和30min。
（四）焊接规范参数
钢管必须在预热状态下进行焊接处理，焊接过程中产生的线能量不得过高，否则热影响区就会过宽、粗晶区则会扩大，严重影响焊接接头的韧性。对此，焊接过程中适宜的焊接电流应确定为：直径3.2mm焊条的电流I=95-105A；直径2.5mm焊丝的电流I=90-100A。与此同时，进行低电压短弧操作，促使合金元素烧损的减少，以促使焊接接头的等成分性得以确保。
三、工艺评定
焊接20G无缝钢管后，其接头的力学性能优劣与焊接工艺措施的关联尤为紧密。为选定合理适用的现场施焊工艺，通过两种焊接工艺的综合评定对更为合理的工艺方案进行选择（两种工艺检验结果的对比见表5）。其中，钢管规格为Φ60×9（20G），角向磨光机加工坡口，确保切割面平整光滑且无氧化物。焊接设备、位置、电流极性、施焊温度均一致，焊丝为直径2.5mm的TIG-R30L，焊条为直径3.2mm的E4315焊条。
（一）工艺A
点焊之前对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。焊接前预热整个焊缝两侧，设定预热温度为100℃-150℃，施焊时层间温度为200℃左右，焊后覆盖保温石棉，同时进行后热处理250℃-300℃×1h，通过测温仪对整个过程进行监控。焊接48h后，高温回火400℃-500℃×1h。
（二）工艺B
点焊之前利用氧乙炔火焰对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。使用电加热器预热整个焊缝两侧各150mm区域，预热温度为100℃-150℃，层间温度为150℃-200℃，焊后覆盖石棉，进行后热处理，参数设定为250℃-350℃×30min，全过程利用测温仪进行监控。焊接48h后，高温回火400℃-500℃×30min。
表5两种工艺的检验结果
由表4可知，工艺A与B两种方案的具体情况基本一致，而综合考虑操作难易程度及经济性，最终选择工艺B对热力采油注汽管道进行焊接处理。此外，依据工艺B的评定结果，对G20钢管的接焊工艺规范进行了制定，具体情况见表6。
表56工艺方案的相关参数
四、结束语
通过B工艺规范施焊的无缝钢管（20G）注汽管道的焊缝全部依据《钢融化焊对接接头射线照相和质量分级》 GB3323-2005进行检测，一次合格率可达96%以上，检测硬度为1万点，合格率为97%，耐压试验良好通过。对此，该注汽管线的运行状况较为良好，并未有不良现象的发生，工艺效益较高，对于油田热力采油注汽管道的焊接，均可通过该焊接工艺进行处理。
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